【期中模拟】（人教版2019）2023-2024学年高二上学期物理 选修1第三章 机械波 单元检测 B卷.zip

第三章 机械波B卷

班级            姓名           学号             分数        

（考试时间：90分钟  试卷满分：100分）

注意事项：

1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。

2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。

3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。

第Ⅰ卷（选择题 共60分）

一、选择题（共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）

1.生活中手机小孔位置内安装了降噪麦克风，其原理是通过其降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波叠加从而实现降噪的效果。图乙表示的是理想情况下的降噪过程，实线对应环境噪声，虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。则（　　）

A．降噪过程利用了声波的干涉原理

B．降噪过程可以使外界噪音的能量消失

C．降噪过程可以消除通话中的所有背景杂音

D．如图乙所示介质中的P点处于平衡位置，动能最大

【答案】A

【解析】AB．由图可知，降噪声波和环境声波波长相等，频率相同，且等幅反相，两边叠加时发生干涉，振动减弱，起到降噪的作用，但是并不能使外界噪音的能量消失，A正确，B错误；

C．降噪过程不可以消除通话中的所有背景杂音，只能消除和降噪声波频率相同的环境背景杂音，C错误；

D．P点处于平衡位置，但是两波等幅反相，合振幅为零，此时P点静止不动，动能为零，D错误。

故选A。

2．战绳训练被称为身体训练的“综合训练神器”，如图所示，训练者跨步蹲，双手各正握同一材质的两绳一端，在竖直方向上下甩动，在绳子上交替做出不同的波动，其运动状态可视为简谐振动。由于初练者双手肌肉力量不一致，左手每秒抖动3下，右手每秒抖动4下，则在左、右两绳上传播的波（　　）

A．周期之比为3:4 B．速度之比为4:3

C．波长之比为4:3 D．振幅之比为3:4

【答案】C

【解析】A．左手每秒抖动3下，右手每秒抖动4下，左右手的频率之比为3：4，则左右绳的周期之比为4：3，故A错误；

B．因为两绳是同一材质，由波的传播速度由介质决定，所以左右绳的波速之比为1:1；故B错误；

C．由可知左右绳的波长之比为4:3，故C正确；

D．由于未知左右手甩动的幅度，无法判断两振幅之比，故D错误。

故选C。

3．振源在坐标原点，从起振开始计时，经过形成的一列简谐横波刚好传到处，波形如图所示，、为简谐横波上的两质点，下列说法正确的是（　　）

A．从现在开始，质点比质点先到达波峰

B．质点振动的周期为

C．波传播的速度大小为

D．再经过，处质点恰好处于波谷

【答案】D

【解析】A．由同侧法可知质点向下振动，质点向上振动，则从现在开始，质点P比质点Q先到达波峰，故A错误；

BC．由题意可知波速，波长，周期故BC错误；

D．波传到处质点的时间

由同侧法可知处质点开始向上振动，再经过0.3s，即，质点恰好处于波谷，故D正确。

故选D。

4．B超的工作原理是声波与光波技术结合而成。B超产生的声波就是超声波，超声波射入人体后，在机体的组织器官形成反射波，在超声诊断仪内进行声能与光能的转换之后形成影像。如图所示为沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，t=0时刻波恰好传到质点P。下列说法正确的是（　　）

A．在t=0时刻，质点P开始振动方向沿y正方向

B．在t=0时刻，质点Q开始振动方向沿y负方向

C．在t>0后，质点P与Q在任意时刻振动方向相同

D．在t>0后，质点P与Q在任意时刻振动位移大小相等，方向相反

【答案】D

【解析】AB．由于该超声波沿x轴正方向传播，根据波的平移可知，在t=0时刻，质点P开始振动方向沿y负方向，质点Q开始振动方向沿y正方向，故AB错误；

CD．由于质点P与质点Q的距离为，因此在t>0后，质点P与Q在任意时刻振动方向相反，且振动位移大小相等、方向相反，故C错误，D正确。

故选D。

5．图为一列沿x轴传播的简谐横波在某时刻的图像，此时处质点的速度沿y轴正方向。下列说法正确的是（　　）

A．该列简谐横波沿x轴正方向传播

B．该时刻，处的质点速度最大

C．该时刻，处的质点加速度最大

D．经过1个周期，处的质点沿x轴移动了8m

【答案】A

【解析】A．图中时刻处质点的速度沿y轴正方向，根据同侧法可知该列简谐横波沿x轴正方向传播，选项A正确；

B．该时刻，处的质点位移最大，此时速度为零，选项B错误；

C．该时刻，处的质点处于平衡位置，速度最大，此时加速度为零，选项C错误；

D．横波中的质点只在平衡位置附近垂直横波传播方向振动，不会随波迁移，选项D错误。

故选A。

6．一列简谱横波沿x轴正方向传播，周期为T，时的波形如图所示，时（    ）

A．质点c的加速度为零 B．质点d的位移为

C．质点a速度方向沿y轴负方向 D．质点b沿x轴正方向迁移了

【答案】A

【解析】A．时，质点c处于平衡位置，速度最大，加速度为零，故A正确；

B．波向右传播，根据同侧法可知，0时刻d点沿y轴正方向运动，到，d点位于波峰，位移为，故B错误；

C．时，质点a到达平衡位置，且向上运动，则a向y轴正方向运动，故C错误；

D．b质点沿y轴方向振动，不会向x轴方向运动，故D错误。

故选A。

7．图（a）为一列波在时的波形图，图（b）为媒质是平衡位置在处的质点P的振动图像，下列说法正确的是（　　）

A．波沿x轴正向传播 B．波在媒介中的传播速度为2m/s

C．时，P向y轴正方向运动 D．当时，P恰好回到平衡位置

【答案】C

【解析】A．图（b）为媒质是平衡位置在处的质点P的振动图像，则在时，振动方向为y轴负方向，则图（a）中，根据质点振动方向和传播方向在图像同一侧可知波的传播方向向左，故A错误；

B．图（a）可知，机械波的波长为；图（b）可知振动周期为，则波速为

故B错误；

C．图（b）可知，在时P向y轴正方向运动，故C正确；

D．图（b）可知，在时，P在y轴负方向最大位置，故D错误。

故选C。

8．一列简谐波在t=0.2s时刻的波形图如图甲所示，P是平衡位置在xP=0.1m处的质点，Q是平衡位置在xQ=0.4m处的质点，质点Q的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A．简谐波沿x轴负方向传播 B．简谐波传播的速度大小为4m/s

C．波源振动的周期为0.3s D．t=0.275s时，质点P位于波峰位置

【答案】B

【解析】A．由图乙可知，t=0.2s时质点Q位于平衡位置向上振动，综合图甲可知，间谐波沿x轴正方向传播，故A错误；

BC．由图甲可知波长为0.8m，由图乙可知周期为0.2s，所以波速为故B正确，C错误；

D．根据图像，可求得P点的振动方程为

当时所以P点位于波谷位置，故D错误。

故选B。

9．蟾蜍在水塘边平静的水面上鸣叫，形成如图所示的水波。已知水波的传播速度与水的深度正相关，蟾蜍的鸣叫频率为1451Hz。下列说法正确的是（    ）

A．水波从浅水区传入深水区，频率变大

B．在深水区，水波更容易发生衍射现象

C．水面上飘落的树叶会被水波推向岸边

D．测得图中蟾蜍左上位置水波两个相邻波峰间距离为0.5cm，则此处水波的波速约为7.3m/s

【答案】BD

【解析】A．蟾蜍声带的振动产生了在空气中传播的声波和池塘中传播的水波，无论是声波还是水波，它们都是由声带振动产生，所以其频率都应该等于声带的振动频率，故A错误；

B．由已知水波的传播速度与水的深度正相关，可知水波的波长与水深有关，深水区的波长大，所以更容易发生衍射现象，故B正确；

C．水面上飘落的树叶只会上下振动，不会随波向前运动，故C错误；

D．蟾蜍的鸣叫频率f=1451Hz，且水波波长λ=0.5cm=0.005m，则波速v=λf=0.005×1451m/s=7.3m/s

故D正确。故选BD。

10．如图（甲）所示小孩握住轻绳左端以T为周期持续上下抖动绳子，在绳上产生一段绳波。绳上每隔0.2m标记一个点，记为1、2、3……，质点1在手作用在竖直方向带动2，3，4，…各个质点依次上下振动，0、时刻各质点位置如图（乙）（丙）所示下列说法正确的是（　　）

A．一段时间后，小孩停止上下抖动，绳子上的波马上消失

B．时刻质点8带动质点9向下起动

C．由图（丙）时刻再经过质点13运动到最高点

D．随着波向右传播，能量和运动形式自左向右传播，而质点6只会上下振动

【答案】BD

【解析】A．一段时间以后，小孩停止上下抖动，绳子上的波仍然向前传播，并不会立即停止，A错误；

B．质点1为波源，波向右传播，根据同侧法可判断出质点9开始振动，振动方向向下，B正确；

C．质点1和质点5之间的距离为，质点9和质点13之间的距离也为，则再经过质点13会运动到最低点，C错误；

D．随着波向右传播，能量和运动形式自左向右传播，但质点不会随波迁移，只是在平衡位置附近振动，所以质点6只会上下振动，D正确。

故选BD。

11．如图所示，两个相干波源、发出的简谐横波在同一均匀介质中相遇，波长为。图中实线表示某时刻波峰，虚线表示该时刻波谷，a、c、e三点均位于、连线的中垂线上，其中e点是a、c连线的中点。下列说法中正确的是（　　）

A．图示时刻a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱

B．图示时刻a、c两点的竖直高度差为

C．图示时刻e点正处于平衡位置且向水面上运动

D．半个周期后，原来位于波峰的点位于波谷，原来位于波谷的点位于波峰

【答案】AD

【解析】A．由图可知，a点是波谷与波谷相遇点，c点是波峰与波峰相遇，而b、d点是波峰与波谷相遇，由于当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强，当波峰与波谷相遇时振动减弱，故A正确；

B．a、c两点属于振动加强区；c点是波峰与波峰相遇，而a点是波谷与波谷相遇，所以a、c两点的竖直高度差为4倍振幅，振幅未知，a、c两点的竖直高度差不确定，故B错误；

C．由图可知，下一波谷将从a位置传播到e位置，则图示时刻e点正处于平衡位置且向水面下运动，故C错误；

D．由波动过程可知，经半个周期后，原来位于波峰的质点将到达波谷，原来位于波谷的点将位于波峰，故D正确。

故选AD。

12．A、B是某种线状介质中间距为的两点，以A点为坐标原点、为x轴、垂直且过A点的直线为y轴建立平面直角坐标系如图所示，A、B从时刻开始沿y轴方向振动，A向下起振，时的波形图如图中实线所示。下列说法正确的是（   ）

A．两波遇到尺寸为3m的障碍物时能发生明显衍射

B．两波源处质点的振动速度和位移始终相同

C．时，平衡位置在处的质点的位移为40cm

D．介质中质点速度的最小值为1m/s

【答案】AC

【解析】A．两波的波长均为4m，遇到尺寸为3m的障碍物时能发生明显衍射现象，A正确；

B．由图可知，时，x=6m处的质点向上振动，即B向上起振，故两波源的起振方向相反，B错误；

C．4s时波刚好传播一个波长，故周期为4s，波的传播速度为，时，x=1m处的波峰和x=7m处的波峰恰好同时传播到处，刚好波峰和波峰叠加，故时平衡位置在处质点的位移为40cm，C正确；

D．质点不随波迁移，没有沿x轴方向的速度，当质点运动到最大位移处，最小速度为零，D错误。

故选AC。

第II卷（非选择题 共40分）

二、计算题（满分40分，其中13题12分，14题12分，15题16分，每小题需写出必要的解题步骤，只

有答案不得分）

13．（1）如图所示，某同学握住软绳的一端周期性上下抖动，在绳上激发了一列简谐波。从图示时刻开始计时，经过半个周期，绳上M处的质点将运动至__________（选填“N”“P”或“Q”）处。加快抖动，波的频率增大，波速__________（选填“增大”“减小”或“不变”）。

【答案】     P     不变

【解析】[1]经过半个周期，波向右传播半个波长，而M点只在平衡位置附近上下振动，恰好运动到最低点P点。

[2]波速是由介质决定的，与频率无关，波的频率增大，而波速度仍保持不变。

（2）图（a）为中国古代的鱼洗：有节奏地摩擦鱼洗双耳，可以看到盆内水波荡漾，甚至喷出水柱。原理是：搓双耳时，产生两列相向传播的同频率水波，相遇时产生的________________（选填“干涉”、“衍射”）现象。图（b）为某时刻相向传播的两列水波的波形图，A、B、C、D、E、F六个质点中，可能“喷出水柱”的是________________点。

【答案】     干涉     BDF

【解析】[1]有节奏地摩擦鱼洗双耳，产生两列相向传播的同频率水波，相遇时会发生干涉现象；

[2]由题意知“喷出水柱”是因为两列波的波峰与波峰或波谷与波谷发生了相遇，即振动加强。由图像可知，A、C、E三质点是波峰与波谷相遇，这三点是振动减弱点。而B、D、F三质点经过后即为波峰与波峰相遇处，即为振动加强点。所以可能“喷出水柱”的是BDF。

14．（1）长软绳OA与AB材质不同，用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，手每秒钟做一次全振动，以O点为原点向x轴正方向形成一列简谐横波，如图所示，图中该横波刚好传到B点，由此可知手刚开始抖动的方向_______（选填“向上”或“向下”）；，，以B点开始振动为计时起点，则B处质点第三次到达波峰的时间为________s。

【答案】     向下     2.75

【解析】[1]由图，根据同侧法可知，邻近B点前方的质点向下运动，则B的起振方向向下，因此手开始抖动的方向向下。

[2]手每秒钟做一次全振动，可知周期

由图，根据题意可知，B处质点经过第一次到达波峰，则B处质点第三次到达波峰需经过，则所用时间为

（2）．如图所示，一名观察者站在桥上观察一列复兴号高铁列车鸣笛通过桥梁向远处驶去。已知复兴号高铁列车通过桥梁所在路段时的速度为280km/h，列车发声器发出的笛声频率为500Hz，声音在空气中传播的速度为340m/s，则列车发声器发出的笛声的波长为___________m，在列车远去时站在桥上的观察者听到笛声的波长___________（填“大于”“等于”或“小于”）上述计算值。

【答案】     0.68m     大于

【解析】[1]由波长、波速和频率的关系式可得

[2] 在列车远去时，观察者听到笛声的波长

因此在列车远去时站在桥上的观察者听到笛声的波长大于笛声的原波长。

15.（2021·全国卷）均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上，坐标分别为0和xB=16cm。某简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v=20cm/s，波长大于20cm，振幅为y=1cm，且传播时无衰减。t=0时刻A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔△t=0.6s两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t1时刻（t1>0），质点A位于波峰。求

（i）从t1时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰；

（ii）t1时刻质点B偏离平衡位置的位移。

【答案】（i）0.8s；（ii）-0.5cm

【解析】

（i）因为波长大于20cm，所以波的周期

由题可知，波的周期是

波的波长

在t1时刻（t1>0），质点A位于波峰。因为AB距离小于一个波长，B到波峰最快也是A的波峰传过去，所以 从t1时刻开始，质点B运动到波峰所需要的最少时间

（ii）在t1时刻（t1>0），由题意可知，此时图象的函数是

t1时刻质点B偏离平衡位置的位移